區塊鏈誕生的初衷非常美好，但是，隨著它越來越受歡迎，和入場的人越來越多，實現初衷的道路上，出現了很多棘手的挑戰。最重要的挑戰之一，莫過于擴容，即 scalability。
為什么擴容很重要？
我們知道：在區塊鏈系統里，礦工把交易數據寫入他們挖出的區塊中，一筆交易就算完成了。假設今天甲給乙轉一個比特幣，甲須將這筆交易數據發送至礦工，而礦工接著將這些信息寫入區塊，就標志著該筆交易完成。
雖然看起來簡單，但是因為交易量越來越多，這一過程變得非常耗時。比如一個普遍的情況是：不少交易需要新區塊挖出后才可能得到處理，因為較舊的區塊已經被交易信息擠滿了，這種“現炒現賣”可能要讓用戶排隊等上十幾分鐘，可是以前互聯網速度最慢的時候，我打開個網頁也只需要一分鐘啊！
所以，解決擴容難題刻不容緩！很多區塊鏈項目提出了不同的解決方案，密探今天，先來聊其中一家被來自多個國家的資本看好的硅谷項目，叫做 QuarkChain。
我們對 QuarkChain 的創始人周期進行了專訪。從喬治亞理工學院取得博士學位后，周期先后在谷歌、EMC（被戴爾收購）和 Facebook 工作過，在高性能存儲系統和分布式系統領域有豐富的工作經驗和心得——說簡單點，就是研究大規模擴容的。恰好這些經驗，可以充分應用到區塊鏈擴容項目中來。
Qi Zhou
在花了一年多時間，和導師好友等完成低層架構的設計，并撰寫技術白皮書后，今年QuarkChain 全力開發代碼，并且還吸引了一眾業內資深人士擔任 advisors。
DSSD 以作高性能閃存方案而聞名業內，該公司前總裁 Bill Moore 也擔任 advisor
該項目雖然年輕，但是海外認可度已經非常高，在各種專業 ICO 評測中名列前茅。
另外，在沒有做空投的前提下，QuarkChain 的社區增長極為迅速，telegram 群現在有 80000 多粉絲，很多人表示對其巨大的潛力極為看好和期待。
QuarkChain 的 telegram 社區用戶增長速度
那么，QuarkChain 具體采用哪種擴容方式呢？
簡單概括，就是分層 + 分片。
擴容往往和安全（security）存在沖突，所以 QuarkChain 采用分層（layer）的形式。先說第二層，第二層是根鏈（root chain）。根鏈的主要功能是確認來自第一層所有片（shard）的所有區塊，但不負責處理交易本身。
而第一層則是由分片，也就是 shard 組成。Shard 是一個專業術語，我們可以將它比喻成銀行ATM 機器，每一個 shard 都可以獨立處理交易事務，但是它們都歸屬根鏈管轄，就像總行會確認每筆 ATM 交易是否屬實一樣。隨著 shard 數量增加，可以同時處理的交易總量也隨之線性增加，就像一臺 ATM 機器只能同時處理一個人的取款操作，十臺機器就能同時處理十個人的交易同理。
大家都很聰明，一定立刻就猜到：QuarkChain 要做擴容，只需要增加 shard 數量就行。當然隨著片數增加，技術細節也會變得更復雜，但是原理就是這么個理了。
可是了解了原理，新的問題必然接踵而至。比如：在 shard 內部交易是很簡單，那么用戶能不能跨片交易，也就是 QuarkChain 是否支持 cross-shard 交易？
答案是肯定的，這也是 QuarkChain 項目的亮點之一。跨片交易想較于 in-shard 交易，只是多了一個需要根鏈確認的步驟，對用戶來說就是交易時間長了一些，操作并不會更復雜。并且為了支持跨片交易，QuarkChain 還特意推出了智能錢包。
怎么個智能法？
簡而言之，用戶在任何分片中擁有的所有地址都可以通過單個私鑰訪問。
理論上，用戶可能在不同的分片上擁有不同的地址。為了解決這個問題，QuarkChain在錢包中引入了主賬戶和二級帳戶。主帳戶包含用戶默認分片的地址，而二級賬戶能一一對應地，管理其他分片中的地址。
然而新的問題又來了：既然每個分片都能相對獨立地處理交易，那萬一大家同時選擇分片 A，造成該分片交通癱瘓，而其它分片 B、C、D...都資源閑置，怎么辦？
這個問題的答案很重要。因為既然增加分片數量就能實現擴容，假設一個分片的TPS（transaction per second，每秒處理交易量）是 10，我們搞他十萬個 shard，TPS 輕松上一百萬啊！這什么概念？能秒殺市面上一切區塊鏈項目啊！畢竟最近大火的 EOSIO 程序，平均 TPS 也就是 3000。
但是 QuarkChain 沒有打算這么做。原因就是：增加 shard 卻不使用，會造成資源浪費。如果大家都集中在某幾個分片上交易，其余 shard 閑置，這種浪費會成為企業承擔不了的成本。看看互聯網公司 Facebook，前后投入超過十億美元來建數據存儲和處理中心；假如用戶沒有幾億的體量，簡直會血本無歸。
所以在現階段，QuarkChain 不打算急于冒進，而是根據實際情況逐漸擴容。對于已經建起的 shard，則通過特殊的分片機制來推動交易量的合理分配。
區塊鏈上的交易其實只有兩種，就是轉賬和智能合約。轉賬大家都了解。用戶選擇某個分片，無非是被該分片的資源，也就是智能合約所吸引。一份智能合約只能在一個分片上執行，所以 QuarkChain 的分片機制設計，使得智能合約比較均勻地分配在不同的 shard 里，通過這種方法調節每個 shard 的交易量，既不過量擁擠，也不無所事事。
不同的擴容方式
至此我們介紹了 QuarkChain 擴容方式的技術原理，我們將這種方式稱作“水平擴容”。既然有水平擴容，相應的也就有垂直擴容，這種方法就是讓每個區塊變大，出塊時間變短，或創造新的共識，從而做到更高的 TPS。打個比方，個人電腦擴充內存，水平擴充呢，就是再塞一個內存卡；垂直擴容，就是在同等體積下升級技術，讓它能承載更大的內存。
區塊鏈擴容也是同理，水平擴容簡單方便，假設每個分片 TPS 是 X，那么添加一個分片就添加了 X 數量的 TPS。擴容水平和 shard 數量是線性正比例關系。
而垂直擴容是對技術進步的要求，更加難以實現，當然如果做到的話，證明科技進展又有了新的突破。垂直擴容和研發成本是曲線關系，越往更高數量進展越不容易，并且在某個時間段都存在難以突破的瓶頸，“百尺竿頭，難更進一步”。
水平擴容和垂直擴容一直是同時存在的。現在大部分公鏈都向往垂直擴容的思路走。但是當前區塊鏈項目大規模爆發式發展，速度就是生命，采取水平擴容方式操作簡單易行，效果立竿見影。
我們再回到 QuarkChain 本身，它看準水平擴容的優點，在這條發展途徑上已經跑得很快了。那么，現階段做到多少 TPS，和未來目標 TPS，相信是讀者關心的主要問題。
目前 QuarkChain 已經提前運行第一版 Testnet，TPS 能穩定達到 2200。根據 QuarkChain 發展路線圖，團隊希望能實現 10000 TPS 作為他們的下一個里程碑。QuarkChain 6 月上公開測試網，到時候會開放 GitHub，有興趣的讀者可以去看看。
小探看了一些外國媒體對 QuarkChain 代碼的測試，有媒體認為：根據他們現有的表現，未來有望做到 50000 TPS。作為對比，比特幣的 TPS 是 7（對你沒看錯，個位數的7）；以太坊則最高達到 30 到 40 TPS。TPS 過低，使得區塊鏈動輒“癱瘓”。每次以太坊上有 ICO，甚至出現一個受歡迎的應用（比如 CryptoKitties），交易平均等待倆小時就稀疏平常；而比特幣社區更是因為極低的 TPS 產生分裂，硬分叉成為常態。
需要指出的是：即使 QuarkChain 做到一萬的 TPS，和傳統互聯網大廠相比也是小巫見大巫，比如支付寶的每秒處理交易量可達 25.6 萬！所以區塊鏈的擴容研究剛剛起步，道阻且長！
我們是在建高速公路
做這么吃力的一件事，小探很俗氣地問周期：“你們有成熟的商業模式嗎”（你們咋賺錢）？他給小探打了個比方：
QuarkChain，和很多其它區塊鏈項目一樣，所做的都是“基礎建設”，是做一個生態系統。在短時間內，沒有考慮過賺錢的事情。未來能賺錢的區塊鏈項目，也是生態系統最重要的部分，是應用，比如游戲、錢包等。就像當初發明萬維網的人也沒從中獲得太多收益（Timothy John Berners-Lee，2016 年才獲得圖靈獎），但是基于萬維網的谷歌、Facebook、騰訊等等，是今天統治世界的巨頭。
QuarkChain 做擴容，就像在搭建一條高速公路。以前這里是條土路，大家只能開著普通小車慢慢通過；就算出現了名貴跑車（比喻好的 DAPP），也沒法開上去。如果搭好高速路，那么各種車，好的壞的，跑車越野大貨車，都能在路上飛馳。
到那個時候，也許就能考慮盈利了，比如和生態系統內的 DAPP 以各種方式合作。
那么，哪些應用，是 QuarkChain 認為很適合合作的呢？
根據外媒報道，QuarkChain 正在創建供Android設備使用的鏈上開發工具。而周期舉了個很有意思的應用，就是手游。
如果擴容做得好，會有游戲開發者做基于區塊鏈的手機游戲，尤其是大家喜聞樂見的各式“開寶箱”游戲。小公司開發的游戲經常被用戶懷疑：“我花了 998 還沒拿到屠龍寶刀，你們是后臺操縱有黑幕吧？”或者“極品裝備就是留給某個土豪的，其他人充錢也抽不到！”
而在區塊鏈上，把這種隨機分配寶箱的程序寫入智能合約，有人抽到僅此一把別無分店的設備則被全網紀錄，就沒有人再懷疑暗箱操作啦。
對這個主意，資深游戲玩家本小探覺得非常贊！你們怎么看？然后還想請教聰明的讀者，一旦 TPS 大幅度上升，你們覺得，還有哪些應用，可以和區塊鏈完美契合？
